(57)【要約】【課題】基板表面上に形成されるめっき膜の厚さの均一性を向上させることができるめっき装置を提供すること。【解決手段】めっき液Ｌを貯留するめっき槽１と、めっき槽１内に設けられるアノード２と、アノード２に対向して設けられカソードとして機能する基板３と、アノード２及び基板３間に設けられる管状又は板状の中空部材４と、中空部材４を通してめっき液Ｌを吸引させる吸引手段Ｐ１とを備え、中空部材４が、アノード２側に形成される複数の吸引孔４ａと、複数の吸引孔４ａを通して中空部材４の内側に導入されるめっき液Ｌを吸引手段Ｐ１により中空部材４の外側に排出させる排出口４ｃ，４ｄとを有するめっき装置。【選択図】図１
2007204801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき槽内に設けられるアノードと、
前記アノードに対向して設けられカソードとして機能する基板と、
前記アノード及び前記基板間に設けられる管状又は板状の中空部材と、
前記中空部材を通して前記めっき液を吸引させる吸引手段と、
を備え、
前記中空部材が、
前記アノード側に形成される複数の吸引孔と、前記複数の吸引孔を通して前記中空部材の内側に導入されるめっき液を前記吸引手段により前記中空部材の外側に排出させる排出口とを有する、
めっき装置。
【請求項２】
前記中空部材において、前記アノードと反対側に複数の吸引孔が更に形成されている、請求項１に記載のめっき装置。
【請求項３】
前記中空部材が水平に配置されている、請求項１又は２に記載のめっき装置。
【請求項４】
前記中空部材が前記排出口を複数備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、チップコンデンサ、厚膜インダクタ等の電子部品の小型化に伴い、これら電子部品が薄膜プロセスを経て製造されるようになっている。このような薄膜プロセスの過程では、めっき装置を用いてめっき膜を形成する工程が行われることがある。
【０００３】
めっき装置は一般に、めっき液を貯留するめっき槽と、めっき液中に設けられるアノードとを備えており、めっき槽内には、基板がアノードに対向配置されるようになっている。ここで、基板は、一般に全体が導電性材料で構成されるか、表面のみ導電性材料で構成されるものであり、カソードとして機能する。このため、基板とアノードとの間に電圧を印加すると、めっき液中の金属イオンが基板の表面上に付着し、これがめっき膜となる。
【０００４】
このようなめっき装置として、従来、例えば下記特許文献１に記載されるものが知られている。このめっき装置では、アノードがめっき液の液面に対して垂直に延びている。そして、めっき液は、めっき槽の底部であってアノードの下端近くに形成されるドレン孔を通して排出され、フィルタにより浄化された後、めっき槽に返送されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−９７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、めっき装置においては一般に、アノード表面に、アノード構成材料の酸化物膜が形成されたり、めっき液中のゴミやスラッジが膜として付着する。これらの膜がアノードの表面上に形成又は付着されると、アノードと基板との間の電界分布が不均一となる可能性が高くなり、基板表面上に形成されるめっき膜を均一に形成することが困難となる。このため、アノードの表面に付着する膜の厚さを均一にコントロールすることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のめっき装置は以下に示す課題を有していた。
【０００７】
即ち上記特許文献１に記載のめっき装置においては、めっき液が、めっき槽の底部であってアノードの下端近くに形成されたドレン孔を通して排出される。このため、アノードの下側でめっき液の流速が大きくなり、上側ではめっき液の流速が小さくなる。このため、アノードの表面に膜が形成されると、アノードの下側の部分については効果的に膜の除去が可能であるが、上側の部分では膜を効果的に除去することができなくなる。その結果、アノード表面に形成される膜の厚さが不均一となり、これに起因して、基板とアノードとの間の電界分布が不均一となり、基板に付着するめっき膜の厚さが不均一となってしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板表面上に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができるめっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、めっき液を貯留するめっき槽と、前記めっき槽内に設けられるアノードと、前記アノードに対向して設けられカソードとして機能する基板と、前記アノード及び前記基板間に設けられる管状又は板状の中空部材と、前記中空部材を通して前記めっき液を吸引させる吸引手段と、を備え、前記中空部材が、前記アノード側に形成される複数の吸引孔と、前記複数の吸引孔を通して前記中空部材の内側に導入されるめっき液を前記吸引手段により前記中空部材の外側に排出する排出口とを有する、めっき装置である。
【００１０】
このめっき装置によれば、アノードと基板との間に電圧を印加すると、基板のうちアノード側に、めっき液の電解により、めっき液中の金属によるめっき膜が形成される。こうして基板にめっき膜を形成していると、アノードの表面上に、アノードの構成材料の酸化物や、めっき液中のスラッジやゴミなどによる膜が形成される。このとき、吸引手段により、中空部材における複数の吸引孔を通してめっき液が中空部材の内側に吸引され、排出口を通して中空部材の外側に排出されていると、アノードとカソードとの間に設けられる中空部材から、アノード側に形成される複数の吸引孔を通してめっき液が吸引されるため、アノードの表面上に形成される膜を均一に除去することが可能となる。このため、アノードと基板との間の電界分布を均一にすることが可能となり、ひいては基板表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性を十分に向上させることができる。
【００１１】
上記中空部材においては、アノードと反対側に複数の吸引孔が更に形成されていることが好ましい。
【００１２】
この場合、アノード側にのみ複数の吸引孔が形成される場合と比較して、電界分布の乱れを少なくすることが可能となり、基板表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性をより十分に向上させることができる。
【００１３】
上記中空部材は水平に配置されていることが好ましい。この場合、各吸引孔における液圧が等しくなる。このため、中空部材が水平に配置されていない場合に比べて、各吸引孔における液圧の違いによる吸引力の差をなくすことが可能となり、基板表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性をより十分に向上させることができる。
【００１４】
上記中空部材は前記排出口を複数備えることが好ましい。
【００１５】
この場合、複数の吸引孔を通して中空部材の内側に導入されためっき液を、複数の排出口を通してめっき槽の外側に排出すると、各吸引孔における吸引力の差を十分に小さくすることが可能となる。このため、アノード表面に形成される膜をより均一に除去することが可能となり、ひいては、基板表面上に形成されるめっき膜の厚さの均一性をより十分に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のめっき装置によれば、基板表面上に形成されるめっき膜の厚さの均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明によるめっき装置の実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るめっき装置の一実施形態を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態のめっき装置１００は、めっき液Ｌを貯留するめっき槽１と、めっき槽１内に設けられる平板状のアノード２と、アノード２に対向して設けられる平板状の基板３と、アノード２と基板３との間に設けられる管状の中空部材４とを備えている。中空部材４は、めっき槽１内のめっき液Ｌを吸引してめっき槽１の外側に排出するものである。
【００１９】
めっき槽１は、底部１ａと、底部１ａに対向する上部１ｂと、上部１ｂと底部１ａとを接続する側壁部１ｃとで構成されている。
【００２０】
めっき槽１の底部１ａには、基板３によって閉塞される基板閉塞口５が形成されている。基板閉塞口５は、底部１ａからめっき槽１の内側に向かって延びる筒状のガイド部２０によって形成されている。基板閉塞口５の周囲には、めっき液Ｌを導入する底部めっき液導入口６が形成されている。
【００２１】
上部１ｂには、アノード２をめっき槽１の内部に導入するためのアノード導入口７が形成されており、アノード導入口７は、上部１ｂのうち、基板閉塞口５と対向する位置に形成されている。アノード導入口７は、めっき槽１の内側に向かって延びる筒状のガイド部８によって形成されている。アノード導入口７の周囲にも、めっき液Ｌを導入する上部めっき液導入口９が形成されている。
【００２２】
側壁部１ｃには、中空部材４から排出されるめっき液Ｌを溜める２つの液溜め部１０ａ，１０ｂが形成されている。具体的には、２つの液溜め部１０ａ，１０ｂは、側壁部１ｃにおける互いに対向する位置にそれぞれ形成されている。
【００２３】
このようなめっき槽１に対し、基板閉塞口５は平板状の基板３で閉塞されている。基板３は、基板固定具１１によってガイド部２０に嵌め込まれることにより、基板閉塞口５を閉塞している。即ち基板３は、めっき槽１の外側から容易に脱着可能となっている。従って、基板３の交換作業を容易に行うことができる。
【００２４】
アノード２は、アノード保持部２１によって保持されており、アノード保持具２１は、連結具１２を介してガイド部８に固定されている。ここで、アノード導入口７と基板閉塞口５とは対向しており、アノード２は、アノード２の表面が基板３の表面に平行となるように基板３に対向している。アノード２は、本実施形態では銅で構成されるが、銅に限定されるものではない。基板３の表面上に形成しようとするめっき膜に応じて適宜変更すればよい。例えば基板３の表面上に形成しようとするめっき膜が銀である場合には、アノード２も銀で構成すればよい。
【００２５】
またアノード２と基板３とは、電源１３を介して電気的に接続されている。従って、電源１３の作動により、アノード２と基板３との間に電圧を印加することが可能となっている。なお、基板３は、導電性材料で構成される層を有していればよい。即ち、全体が導電性材料で構成される層であってもよいし、一部の層のみが導電性材料で構成され残りの層が絶縁性材料で構成されるものであってもよい。
【００２６】
図２は、図１の中空部材４を示す斜視図である。アノード２と基板３との間には、図２に示すように、管状の中空部材４が複数本設けられている。具体的には、複数本の管状中空部材４が互いに平行に配置されている。ここで、中空部材４は、アノード２の表面に平行となるように配置されている。なお、中空部材４は、基板３の表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性をより向上させる観点からは、めっき液Ｌの液面と平行、即ち水平に配置されていることが好ましい。
【００２７】
また複数本の中空部材４の両端は板状部材２２に接続され、板状部材２２によって液溜め部１０ａ，１０ｂが塞がれている。そして、複数本の中空部材４から吸引されためっき液Ｌは、液溜め部１０ａ，１０ｂに集合されるようになっている。
【００２８】
ここで、中空部材４について詳細に説明する。各中空部材４においては、アノード２側に複数の吸引孔４ａが形成され、アノード２と反対側、つまり、基板３側にも複数の吸引孔４ｂが形成されている。ここで、より具体的に述べると、複数の吸引孔４ａは、例えば中空状部材４の延び方向に沿って一定間隔で形成されている。また中空部材４の両端には、吸引孔４ａ，４ｂを通して中空部材４の内側に導入されるめっき液Ｌを中空部材４の外側に排出する排出口４ｃ，４ｄが形成されている。吸引孔４ａ，４ｂの孔径は例えば０．５〜３００ｍｍとすればよい。
【００２９】
中空部材４の両端はそれぞれ、板状部材２２を介してめっき槽１の側壁部１ｃに形成された液溜め部１０ａ，１０ｂに接続されており、吸引孔４ａ，４ｂから吸引されるめっき液Ｌは、２つの液溜め部１０ａ，１０ｂを経てめっき槽１から排出されるようになっている。
【００３０】
中空部材４は、導電性材料で構成されても絶縁性材料で構成されてもよいが、アノード２と基板３との間の電界分布をより均一にするという観点からは、絶縁性材料で構成されることが好ましい。このような絶縁性材料としては、例えばセラミック、合成樹脂等を用いることができる。
【００３１】
まためっき槽１の側壁部１ｃに形成される２つの液溜め部１０ａ，１０ｂのそれぞれにはめっき液排出管１５ａ，１５ｂが接続されており、めっき液排出管１５ａは、めっき液収容タンク１６に接続され、めっき液排出管１５ｂは、めっき液排出管１５ａの途中で合流している。めっき液排出管１５ａには、めっき液吸引ポンプＰ１が設置されている。このため、めっき液吸引ポンプＰ１の作動により、めっき槽１内のめっき液Ｌが中空部材４の吸引孔４ａ，４ｂを通して吸引され、液溜め部１０ａ，１０ｂを経てめっき槽１から排出されるようになっている。なお、めっき液排出管１５ａには、めっき液フィルタＦ１が設けられてもよい。この場合には、めっき液フィルタＦ１によってブラックフィルム、スラッジ、ゴミ等を除去することが可能となる。本実施形態では、液溜め部１０ａ，１０ｂ、めっき液排出管１５ａ，１５ｂ、めっき液吸引ポンプＰ１によって吸引手段が構成されている。
【００３２】
また底部めっき液導入口６にはめっき液導入管１７ａ，１７ｂが接続されており、めっき液導入管１７ａはめっき液収容タンク１６に接続され、めっき液導入管１７ｂは、めっき液導入管１７ａの途中で合流している。そして、めっき液導入管１７ａにはめっき液導入ポンプＰ２が設置されている。このため、めっき液収容タンク１６に収容されためっき液Ｌは、めっき液導入ポンプＰ２により、めっき液導入管１７ａ，１７ｂを通して底部めっき液導入口６からめっき槽１内に導入される。なお、めっき液導入管１７ａには、めっき液フィルタＦ２が設けられてもよい。この場合には、めっき液フィルタＦ２によってブラックフィルム、スラッジ、ゴミ等を除去することが可能となる。
【００３３】
一方、上部めっき液導入口９にもめっき液導入管１８ａ，１８ｂが接続されており、めっき液導入管１８ｂは、めっき液導入管１８ａのうちめっき液収容タンク１６とめっき液フィルタＦ１との間の部分に接続されている。このため、めっき液排出管１５ａにおいてめっき液フィルタＦ１を通過しためっき液Ｌは、めっき液導入管１８ａ，１８ｂを通して上部めっき液導入口９からめっき槽１内に導入される。
【００３４】
次に、上述しためっき装置１００の作用について説明する。
【００３５】
まずめっき液導入ポンプＰ２を作動し、めっき液収容タンク１６からめっき液導入管１７ａ，１７ｂ及び底部めっき液導入口６を経てめっき槽１内にめっき液Ｌを導入する。めっき液Ｌは、アノード２及び基板３が浸漬されるまで導入する。そして、めっき液Ｌの液面が所定のレベルに達したらめっき液吸引ポンプＰ２を作動する。これにより、めっき槽１内のめっき液Ｌは、吸引孔４ａ，４ｂから中空部材４に吸引され、液溜め部１０ａ，１０ｂを経てめっき槽１から排出される。そして、液溜め部１０ａ，１０ｂからめっき液排出管１５ａ，１５ｂを経てめっき液収容タンク１６に収容される。こうして、めっき槽１内のめっき液Ｌの導入および排出が行われることにより、めっき液Ｌが常時攪拌される状態となり、めっき液Ｌ中の金属イオンの濃度が均一に維持されることになる。このとき、吸引流量および排出流量は特に制限されない。例えば吸引流量および排出流量は１〜２０Ｌ／ｍｉｎの範囲で適宜調整すればよい。
【００３６】
次に、電源１３により、アノード２と基板３との間に電圧を印加する。すると、めっき液Ｌの電解により、アノード２を構成する金属が基板３の表面上に付着し、めっき膜が形成される。本実施形態では、アノード２の構成材料として銅が用いられる。このため、基板３の表面上には銅からなるめっき膜が形成される。
【００３７】
こうして、めっき液Ｌの電解を継続すると、アノード２の表面上に、銅の酸化物であるブラックフィルムが形成されたり、めっき液Ｌ中のスラッジ、ゴミなどによる膜が付着したりする。この膜は、厚さが不均一になると、アノード２と基板３との間の電界分布を乱すことになるため、基板３の表面上に形成されるめっき膜の厚さの均一性を低下させるおそれがある。
【００３８】
ところが、本実施形態では、アノード２と基板３との間に設けられた中空部材４から複数の吸引孔４ａ，４ｂを通してめっき液Ｌが吸引されている。このため、アノード２の表面上に形成される膜を均一に除去することが可能となる。このため、アノード２と基板３との間の電界分布を乱すことが十分に防止され、ひいては基板３の表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性が十分に向上する。
【００３９】
また、本実施形態では、中空部材４の両端における排出口４ｃ、４ｄからめっき液Ｌが排出される。即ち２箇所からめっき液Ｌが排出される。このため、各吸引孔４ａにおける吸引力の差を小さくすることができ、アノード２の表面に形成される膜をより均一に除去することが可能となり、ひいては基板３の表面に形成されるめっき膜の厚さの均一性をより十分に向上させることができる。
【００４０】
即ち、例えば排出口４ｃからのみめっき液Ｌを吸引する場合、排出口４ｃに近い側の吸引孔４ａ，４ｂでは吸引力が大きく、排出口４ｃから遠い側の吸引孔４ａ，４ｂでは吸引力が小さい。このため、排出口４ｃに近い吸引孔４ａ，４ｂと遠い吸引孔４ａ，４ｂとで吸引力の差が大きくなってしまうおそれがある。その点、本実施形態では、もう一方の排出口４ｄからもめっき液Ｌが吸引されるため、排出口４ｃから遠い吸引孔４ａ，４ｂにおける吸引力の低下が十分に防止される。よって、各吸引孔４ａ，４ｂにおける吸引力の差を十分に小さくすることができ、ひいては基板３の表面に形成されるめっき膜の均一性をより十分に向上させることができる。なお、この発明は、管状の中空部材４が短い場合よりも長い場合に特に有効である。
【００４１】
また本実施形態において、中空部材４が水平に配置される場合、各吸引孔４ａにおける液圧が等しくなる。このため、中空部材が水平に配置されていない場合に比べて、各吸引孔における液圧の違いによる吸引力の差を小さくすることが可能となり、基板３の表面に形成されるめっき膜の均一性をより十分に向上させることができる。
【００４２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、中空部材４が管状となっているが、本発明のめっき装置を構成する中空部材は、図３に示すように板状であってもよい。この場合の中空部材２４は、図３に示すように、一対の板状部２５ａ，２５ｂと、一対の板状部２５ａ，２５ｂを連結する環状の側壁部２６とで構成されている。板状部２５ａには、図示しない複数の吸引孔が形成され、板状部２５ｂには、複数の吸引孔２７ｂが形成されている。そして、側壁部２６には、吸引孔２７ｂを通して中空部材２４の内側に導入されためっき液を中空部材２４の外側に排出させる複数の排出口２８が形成されている。なお、この場合、各排出口２８には、図３の二点鎖線で示されるように、中空部材２４の内側のめっき液を液溜め部１０ａ，１０ｂに導くチューブ２９が接続される。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の内容を、実施例を用いてより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
図１に示すめっき装置を用いて以下のようにして基板の表面上にめっき膜を形成した。即ちまずめっき液導入ポンプＰ２を作動し、めっき液収容タンク１６からめっき液導入管１７ａ，１７ｂ及び底部めっき液導入口６を経てめっき槽１内にめっき液Ｌを導入した。このとき、めっき液Ｌは、硫酸銅・５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、塩酸（ＨＣｌ）、ポリエチレングリコールで構成した。めっき液Ｌは、アノード２及び基板３が浸漬されるまで導入した。そして、めっき液Ｌの液面が所定のレベルに達したらめっき液吸引ポンプＰ１を作動し、めっき槽１からめっき液Ｌを排出させた。このとき、吸引流量および排出流量はいずれも１０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００４５】
次に、電源１３により、アノード２と基板３との間の電流密度が２Ａ／ｄｍ２となるようにアノード２と基板３との間に電圧を印加した。こうして基板３の表面上に、銅からなるめっき膜を形成した。
【００４６】
こうして形成しためっき膜について、接触式膜厚測定装置（触針式表面形状測定器、Ｄｅｋｔａｋ製）により、厚さのバラツキを調べた。その結果、めっき膜の平均厚さは１０μｍであり、平均厚さからのバラツキは、±５％であり、十分に小さいことが分かった。
【００４７】
このことから、本発明のめっき装置によれば、基板表面上に形成されるめっき膜厚の均一性を十分に向上させることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明に係るめっき装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の中空部材を示す斜視図である。
【図３】図３は、中空部材の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…めっき槽、２…アノード、３…基板、４…中空部材、４ａ，４ｂ…吸引孔、４ｃ，４ｄ…排出口、１００…めっき装置。
【図１】
2007204801.tif 000003
【図２】
2007204801.tif 000004
【図３】
2007204801.tif 000005